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Establishment of evaluation methods for the physical properties of ferroelectrics using coherent state of the elementary excitation and the device applications

基元激励相干态评价铁电体物理性能方法的建立及器件应用

基本信息

批准号：
19H05618
负责人：
藤村紀文
金额：
$ 129.96万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022-2023)Osaka Prefecture University (2019-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-26 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

「急峻スイッチトランジスタ（負性容量FET）動作の新しい物理描像」として，強誘電体/半導体界面における減分極電界と半導体表面に形成する空乏層の形成の影響であることを明らかにした．また、その機構解明に対して重要な情報である「分極保持中の内部電荷移動」の正確な評価法を開発した．コヒーレントフォノン/マグノンの評価において，素励起（電気分極）を伴うテラヘルツ電磁波（チェレンコフ放射）が試料内に伝播する様子を時間分解イメージングするシステムを構築した．このシステムを用いて，BiFeO3において電気分極を伴うテラヘルツ電磁波とマグノンの結合モードの空間伝播を時間分解イメージングすることに成功し，その生成メカニズムを明らかにした．マルチフェロイック物質であるBiFeO3における円偏光ラマン散乱分光では，試料内の互いに120°異なる方向を向く約20ミクロン以下のサイズの磁気ドメインの可視化に初めて成功した．また，顕微円偏光ラマン散乱分光法を用いて，単一の磁気ドメインにおけるマグノンの分光に成功した．さらに、正圧電応答顕微鏡法(DPRM)を用いて，空間分解能40 nm程度でのドメイン観察が可能であることが分かった．ただ、PLDを用いた高品質薄膜の作製が、ウクライナ情勢の悪化でNeガスが全く入手できなくなり試料作成が止まってしまった．強誘電体の電気熱量効果の計算機シミュレーションを行い，強誘電体薄膜を用いても高周波駆動することによって固体ヒートポンプとしての駆動が可能であることが明らかにした．熱波動測定では，熱グレーティング法を発展させ，約20Kにおける量子常誘電体であるSrTiO3にて，欠陥の少ない試料を用いることで、さらに寿命の長い明瞭なコヒーレント振動状態の熱波動（コヒーレント第二音波）の励起に成功した．また，熱ダイオードのシミュレーションでは熱波動の内部全反射を利用した一方向性デバイスのデモンストレーションに成功した.

A New Physical Description of the Action of a Negative Capacitance FET at the Strong Dielectric/Semiconductor Interface and the Effect of Depolarization on the Formation of a Depleted Layer on the Semiconductor Surface The correct evaluation method of "internal charge movement in polarization retention" is developed. In the evaluation of the sample, the excitation (electric polarization) is accompanied by the electromagnetic wave (electromagnetic radiation). The transmission factor in the sample is decomposed into time and the system is constructed. This system is successfully used in BiFeO3, BiFeO3, BiFeO3 BiFeO3 is a polarized substance, and scattered light is scattered in the direction of 120° in the sample. The magnetic field of the sample below is visualized successfully. The application of micro-polarization scattering spectroscopy in the field of magnetic resonance spectroscopy has been successful. In addition, positive voltage micro-mirror method (DPRM) is used, and the spatial resolution energy is about 40 nm. For the manufacture of high quality films, PLD is used. In the process of computer simulation of induced current and heat effect, induced current thin film can be used for high frequency vibration. The thermal ratio measurement was carried out by thermal decomposition method. The excitation of SrTiO3 quantum dielectric material at about 20K was successful. The thermal ratio and internal total reflection of the thermal ratio are successfully utilized.